Java byte位移操作 注意事项

Java byte位移操作 注意事项

Java对byte 的 + - * / >> >>> << & | ^ (加,减,乘,除,右移,左移,无符号右移,位与,位或,位异或)操作,均会是首先将byte转化为int, 再行运算。这一事实可能导致多种问题:

假设我们想进行如下byte运算: 1111 1000 右移1位,再与0000 0001 或运算,得 0111 1101。

直觉写程序如下:

byte b = 0xf8;

byte b2 =  b >> 1 | 0x01;  

这个写法里有多重错误,现逐个纠正:

1 编译器报错,int无法直接自动转化为byte 

为解决此问题,加强制转化。

byte b = (byte)0xf8;

byte b2 = (byte)( (b >> 1) | 0x01);  

2 输出为 1111 1101 不是我们想要的 0011 1101

原因是>> 是有符号右移,当符号位为1时,左侧补的是1而非0。

修改为使用 >>> 无符号右移:

byte b = (byte)0xf8;

byte b2 = (byte)( (b >>> 1) | 0x01);  

3 运行后发现输出依然为 1111 1101 

原因是byte在运算前先转化为int再行位运算,因此分解后的运算步骤如下:

b 转化为int  1111 1000 转化为      11111111 11111111 11111111 11111000

无符号右移1位                      01111111 11111111 11111111 11111100

与 0x01 按位或                  01111111 11111111 11111111 11111101

强制转化回byte     11111101

解决方案,在右移运算前先 位与 0xff

byte b = (byte)0xf8;

byte b2 = (byte)( ((b & 0xff )>>> 1) | 0x01);  //注意必须加括号,因为 >>> 的优先级高于 &

4 运行后发现输出为我们想要的结果  0111 1101。运算步骤分解如下:

b 转化为int  1111 1000 转化为   11111111 11111111 11111111 11111000

和0xff 进行 & 操作              00000000 00000000 00000000 11111000

无符号右移1位   00000000 00000000 00000000 01111100

与 0x01 按位或  00000000 00000000 00000000 01111101

强制转化回byte  01111101

5 关于System.out.println();

byte b = (byte)0xf8;

System.out.println(b);   --最终输出为-8

运算步骤为:

b 转化为int  1111 1000 转化为   11111111 11111111 11111111 11111000

取符号位 -                      -1111111 11111111 11111111 11111000

取返+1(因为是按补码运算)      -0000000 00000000 00000000 00001000

输出  -8

最终结论:

1 区分使用 >> 和 >>>

2 在 >> 操作前要首先 & 0xff

3 注意符号优先级,正确使用括号。

4 需要强烈注意的一点是 & 的优先级小于 + . 因此 a = b & 0xff + 2000 的结果 可能不是你想要的

附:

打印byte,int 每个bit值的函数。

public static void printByte(byte b){

    for(int i = 7; i >=0 ; i --){

        int shiftleft = (b >> i) & 0x01;

        System.out.print(shiftleft);

    }

    System.out.println();

}

public static void printInt(int b){

    for(int i = 31; i >=0 ; i --){

        int shiftleft = (b >> i) & 0x01;

        System.out.print(shiftleft);

    }

    System.out.println();

}

http://blog.csdn.net/qq_30739519/article/details/50991484

1.1. java虚拟机整数

在java虚拟机中整数有byte、short、int、long四种 分别表示 8位、16位、32位、64位有符号整数。整数使用补码表示。

所以我们先了解一下原码和反码。

1.1.1. 原码

所谓原码就是符号位加上数字的二进制表示,int为例,第一位表示符号 (0正数 1负数)简单期间一个字节表示

+7的原码为: 00000111
 -7的原码为: 10000111

对于原码来说,绝对值相等的正数和负数只有符号位不同。

1.1.2. 反码

一个数如果为正,则它的反码与原码相同;一个数如果为负,则符号位为1,(符号位不变化,其余位数取反)。

换言之 该数的绝对值取反(绝对值取反各位都取反)。
为了简单起见,我们用1个字节来表示一个整数:
     +7的反码为:00000111
     -7的反码为: 11111000

1.1.3. 补码

补码:一个数如果为正,则它的原码、反码、补码相同;一个数如果为负,去到反码然后加1。(反码加1就是补码)为了简单起见,我们用1个字节来表示一个整数:
+7的补码为: 00000111
-7的补码为: 11111001

1.1.4. 总结

正数:它的原码、反码、补码相同。

负数:反码符号位不变化,其余位数取反,补码符号位不变化其余各位原码取反(反码)+1换言之 反码+1

已知一个负数原码求反码:

步骤:

1.该数的绝对值取反 

已知一个负数反码去求补码:

1.反码+1

已知一个负数求反码步骤:

正数的绝对值取反+1

已知一个负数求补码步骤:

1.二进制原码表示 

2.符号位不变化为1 求反码。

3.符号位不变化,其余的加1.

实例如下:

-10求补码步骤:

-10的原码: 10000000 00000000 00000000 00001010

-10的反码: 11111111 11111111 11111111  11110101

-10的补码:11111111 11111111 11111111 11110110

已知一个负数的补码,将其转换为十进制数,步骤

   1、先对各位取反;
      2、将其转换为十进制数;
      3、加上负号,再减去1。

  例如:

11111010,最高位为1,所以是负数,先对各位取反得00000101,转换为十进制数得5,加上负号得-5,再减1得-6。

1.1.5. Java byte 类型的取值范围

1.确定byte是1个字节,也就是8位。

2.最大值 0111 1111

3.最小值 1000 0000。

4.0111 1111 就是127。

5.1000 0000 减去1是 1111 1111 按照位取反 1000 0000 得到-128

1.1.6. 常见问题

int a=232;

//0000 0000 1110 1000

System.out.println(Integer.toBinaryString(a));

System.out.println((byte) a);

输出结果为-24:

原理如下图:

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转载自my.oschina.net/u/2365905/blog/1570265